高層建筑弧面幕墻安裝用吊籃施工技術

陳 果 翟英帥 彭偉豪 黃宜婷 羅 瑞

中國建筑第二工程局有限公司華南分公司 廣東 深圳 518048

1 工程概況

平潭海洋國際會展中心五星級酒店（圖1）項目位于福建省平潭綜合實驗區，酒店塔樓地上25層，地下1層，結構高度99.900 m，建筑高度113.329 m，標準層層高為3.650 m，采用鋼筋混凝土框架剪力墻結構。酒店塔樓平面呈橢圓形，外立面中部鼓起，上下兩端逐漸內收，其中12、13、14層為結構板外凸最大樓層，6—12層結構梁板逐漸向外擴大，累計外擴約0.2 m；14—25層結構梁板逐漸向內收縮，累計內收約2.5 m；塔樓外立面采用框架式玻璃幕墻體系，酒店幕墻安裝面積11 678 m2，部分玻璃幕墻安裝工作需要在建筑物外側進行操作，因此需要選擇一種適合于本工程需求的幕墻安裝操作平臺[1-3]。

圖1 酒店效果圖

2 幕墻操作平臺方案選擇

本工程采用EPC建設模式，工期短、任務重，且酒店塔樓內裝修施工進度為關鍵線路。由于本工程外立面中部鼓起，為上下兩端逐漸內收的建筑造型，若采用懸挑腳手架作為幕墻安裝操作平臺，每3層就需要搭設1道懸挑工字鋼，影響室內隔墻及地面施工，同時影響酒店內裝修施工進度。

綜合考慮后，項目選擇了外掛電動吊籃，吊籃安裝便捷，可滿足幕墻安裝需要，且不影響酒店內裝修施工。但是，本工程外立面中部鼓起，上下兩端逐漸內收的建筑造型，限制了吊籃的工作范圍，吊籃需分段搭設并采取斜向爬升措施，以避免懸掛平臺與塔樓結構碰撞。第1層吊籃負責6—15層幕墻安裝，第2層吊籃負責16—24層幕墻安裝，第3層吊籃負責25層—屋面花架層的幕墻安裝。

酒店塔樓屋面設有混凝土梁柱結構的花架，花架頂部最高點距離屋面完成面13.45 m，花架外部設有幕墻，花架結構如圖2所示。為完成25層—屋面花架層的幕墻安裝，第3層吊籃需安裝在花架頂部，但花架無樓板，無法按常規做法為吊籃提供安裝平臺。為此，項目采用了特殊定制的吊籃，在花架梁上主體結構施工時，預埋鋼板為特制吊籃支架安裝提供固定支點。

圖2 塔樓屋面花架結構模型

3 吊籃施工部署

根據工期要求及塔樓的結構特征，對吊籃安裝進行施工部署。1—5層酒店和裙房幕墻相連，采用落地式鋼管腳手架安裝幕墻。6層—屋面花架層幕墻采用吊籃進行安裝，吊籃分3個施工段進行布置。第1施工段吊籃懸掛機構架設于16層樓面，用于6—15層區間段的幕墻安裝；第2施工段吊籃懸掛機構架設在25層，用于16—24層區間段的幕墻施工；第3施工段吊籃懸掛機構架設在花架頂部，用于25層—屋面花架層的幕墻安裝。第1施工段各樓層逐層外擴然后收縮；第2施工段各樓層逐漸收縮，吊籃在升降過程中，若不采取相應措施，吊籃可能與建筑發生碰撞，因此需采用斜向爬升吊籃安裝技術，設置斜拉鋼絲繩作為吊籃斜向提升的導向索；第3施工段采用定制懸掛支架吊籃安裝技術，在框架梁上預埋焊接懸掛機構支架。

各施工段的幕墻按照自下而上的安裝順序，依次完成幕墻龍骨及玻璃安裝。吊籃工作時各施工段垂直方向不得同時作業，各施工段相互錯開進行施工。考慮到3個施工段作業區可能發生垂直交叉作業的情況，在17層結構邊緣安裝懸挑式硬防護。施工段劃分如圖3所示。

圖3 施工段劃分

4 斜向爬升吊籃安裝技術

4.1 工藝原理

斜向爬升吊籃安裝技術是在標準吊籃的基礎上，增加導向裝置，實現吊籃斜向爬升的功能。根據建筑結構外形，在樓層邊緣增加懸挑工字鋼用于拉設導向索。吊籃通過導向裝置實現和導向索的連接，吊籃因導向裝置限制吊籃水平運動，使吊籃沿著導向索的軌跡斜向提升，適應建筑外立面造型，避免吊籃運行時與建筑完成面碰撞（圖4）。

圖4 吊籃斜向爬升原理示意

4.2 工藝流程

懸挑工字鋼安裝→拉設導索→懸掛機構安裝、調試→懸吊平臺的安裝、調試→提升機、安全鎖電箱安裝和調試→穿繩檢查→重錘安裝→吊籃安裝→檢查驗收→使用→拆除

4.3 關鍵技術

1）懸挑工字鋼安裝。在酒店17層及25層底板安裝懸挑工字鋼，工字鋼長度為6 m，工字鋼建筑外懸挑長度2 m，建筑內側錨固段長度為4 m，工字鋼放在樓板面處，采用U形M20螺桿固定，單根工字鋼采用4個U形螺桿固定。4個U形螺桿分別距離樓板邊緣200、400、3 600、3 800 mm。U形桿件和工字鋼之間的縫隙采用木楔塞緊。螺桿上方絲扣露出螺母不少于3扣。在工字鋼端部，用直徑22 mm圓鋼焊接吊環，吊環上下兩側各1個，分別拉設鋼絲繩以確保工字鋼受力均衡。吊環與工字鋼接觸面采用雙面焊接，焊接長度大于150 mm。工字鋼中線位置與相應吊籃平臺導索垂直投影線位置重合。

2）拉設導索。導索選用φ16 mm的6×19鋼絲繩，鋼絲繩分別與兩端懸挑工字鋼吊環連接固定。連接固定鋼絲繩的繩卡大小規格應與所用鋼絲繩相適應，繩卡連接鋼絲繩時，每個連接點用4個繩卡，繩卡間距（6～7）d（鋼絲繩直徑d＝16 mm），且最后一個繩卡距繩頭不應小于100 mm，繩卡擰緊到為鋼絲繩壓扁1/3直徑為宜。

3）安裝吊籃導向裝置。吊籃導向裝置安裝在籃體側邊中線位置，導向裝置采用2個定滑輪，分別與吊籃前部護欄片上側和吊籃底板連接。定滑輪用φ12 mm鋼絲繩與吊籃護欄固定。定滑輪的鋼絲繩兩端固定在吊籃兩側。吊籃導向裝置另一端與導索連接。當吊籃進行提升時，吊籃受導向裝置側向力影響，吊籃豎直提升軌跡變成斜向提升。吊籃提升過程沿著導索的軌跡，吊籃與建筑完成面保持距離，確保懸掛平臺不會與建筑物發生碰撞，工人能正常在吊籃上進行幕墻安裝（圖5）。

圖5 吊籃導向裝置示意

4）防碰撞裝置。為防止吊籃在空中擺動，破壞幕墻完成面，吊籃選用靠墻輪和緩沖裝置等保護措施。靠墻輪的輪胎材質選用充氣塑料輪胎，防止擦傷玻璃；緩沖裝置設置在工作平臺前護欄的外側，包裹一定厚度的彈性材料，如厚60 mm的海綿，起到緩沖作用。工作平臺中設置與墻體固定的拉繩，待吊籃施工人員到某一樓層作業時，可用拉繩或者掛鉤把工作平臺和建筑物連接起來，起到固定作用，防止吊籃間的碰撞發生。

4.4 斜向爬升式吊籃安裝要求

1）吊籃布設間距0.3 m，吊籃前支架離結構邊線0.3 m，吊籃前支臂長1.6 m，后支臂長4.6 m。吊籃支架方式為常規支架加配重。

2）吊籃與玻璃幕墻完成面距離不小于0.3 m。

3）吊籃使用的懸掛系統鋼絲繩安全系數不小于10。

4）吊籃懸掛鋼絲繩末端距地200 mm處增加10 kg預制混凝土墜重。

5 定制懸掛支架吊籃施工技術

5.1 工藝原理

定制懸掛支架吊籃根據結構安全計算，確定預埋鋼板及懸掛機構設計。在花架結構梁澆筑前預埋鋼板，待混凝土強度達到100%時再焊接吊籃懸臂支架，吊籃工作鋼絲繩用繩卡固定在懸掛支架上，并將花架結構梁作為鋼絲繩固定點以提高其安全性，降低安裝難度。定制懸掛機構在正常工作狀況下，工作荷載主要集中在懸掛支架架體、懸掛機構埋板、定制懸掛機構支撐和鋼絲繩與懸掛機構連接處（圖6）。

5.2 工藝流程

懸掛機構安全性計算→預埋鋼板→搭設雙排腳手架→焊接懸掛機構→安裝加強鋼絲繩→吊籃安裝→吊籃試驗→驗收合格→使用→拆除

5.3 關鍵技術

1）懸掛機構安全性計算。通過軟件分別對定制懸掛機構埋板、定制懸掛支架、定制懸掛機構支撐和鋼絲繩進行驗算。首先確定吊籃的荷載，由計算結果選用懸掛機構材料及規格、懸掛機構骨架尺寸、鋼絲繩規格。經過計算，定制懸掛機構分別滿足超載25%額定載質量的動力荷載和超載50%額定載質量的靜力荷載，安全系數符合要求。

2）懸掛機構支架安裝。根據定制懸掛機構安全性計算，懸掛機構支架選用150 mm×100 mm×6 mm的方通，預埋板選用300 mm×300 mm×8 mm鋼板（圖7）。懸掛機構支架整體在地面焊接完成并做好防腐措施后由塔吊輔助進行安裝。在結構梁側及梁面上預埋300 mm×300 mm×8 mm的預埋板，在梁側預埋板上焊接200 mm×150 mm×8 mm鋼通，按圖7所示的方式焊接懸掛機構支架。根據吊籃的平面布置圖，確保吊籃間距小于500 mm，通過雙排腳手架安裝懸掛機構支架，將支架與預埋鋼板焊接到位后，采用砂輪機或砂布除凈焊渣、打磨焊縫，除銹工作做好后在焊縫處涂防銹漆，確保構件具有良好的防腐性能，保證懸掛機構能安全可靠運行。橫梁長度5 500 mm，為防止懸挑段長度過長造成變形過大，在橫桿下部增加斜向支撐與預埋件連接，懸挑段長度控制在1.1～1.2 m。

圖7 屋面吊籃支架埋件大樣

3）鋼絲繩安裝固定。鋼絲繩固定在距懸挑支架端部200 mm處，懸挑支架端部焊接角鋼對鋼絲繩進行限位。鋼絲繩一端下垂于吊籃提升設備，鋼絲繩另一端通過懸挑支架并用繩卡固定后與屋面花架框架梁固定，形成穩定拉結，確保鋼絲繩不會脫離懸挑支架。鋼絲繩與結構梁接觸的轉角上，增加弧形過渡、橡膠套以保護鋼絲繩，鋼絲繩端部的繩夾設置按以下要求進行：緊固繩夾時，各個繩夾應受力均勻，夾座緊扣在鋼絲繩工作段上，U形螺栓緊扣在尾端。

4）懸吊平臺安裝。本工程吊籃平臺根據建筑平面弧度，采用5.5、4.5、4.0 m三種規格的懸吊平臺進行拼裝。將懸吊平臺底架用木板墊高200 mm，便于施工拼裝。各相鄰欄底安裝固定，欄底采用長140 mm的M12螺栓相連，螺栓預緊后確保平臺底架板處于水平狀態。安裝側欄及安全鎖安裝板，高度較小的欄片為懸吊平臺側面板，采用長30 mm的M12螺栓與底板連接。安裝時，需將欄片對正安裝孔位，如遇阻力可晃動欄片使其對準安裝孔，不得強力安裝。

6 結語

平潭海洋國際會展中心的酒店塔樓平面呈橢圓形，外立面中部鼓起，上下兩端逐漸內收。塔樓外立面采用框架式玻璃幕墻體系。為適應項目復雜的施工環境，加快施工進度，項目采用了斜向爬升吊籃安裝技術和定制懸掛支架吊籃施工技術完成了1.1萬 m2的外幕墻安裝任務，最大限度地減少了吊籃的設置數量，在保證安全性的前提下節約施工成本，提高工效，可為同類工程施工提供借鑒。